天文學(xué)家探測到有史以來觀測到的遙遠(yuǎn)的星系旋轉(zhuǎn)，這表明旋轉(zhuǎn)運(yùn)動發(fā)展的初始階段。

大爆炸之后出現(xiàn)了早的星系。由于宇宙的膨脹，這些星系正在遠(yuǎn)離我們。這導(dǎo)致它們的發(fā)射發(fā)生紅移（向更長的波長移動）。通過研究這些紅移，可以描述星系內(nèi)的“運(yùn)動”以及它們的距離。在一項新的研究中，早稻田大學(xué)的天文學(xué)家現(xiàn)在揭示了一個如此遙遠(yuǎn)的星系可能的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

隨著望遠(yuǎn)鏡變得越來越先進(jìn)和強(qiáng)大，天文學(xué)家已經(jīng)能夠探測到越來越多的遙遠(yuǎn)星系。這些是我們宇宙中早形成的一些星系，隨著宇宙的膨脹，它們開始遠(yuǎn)離我們。事實(shí)上，距離越遠(yuǎn)，星系離開我們的速度似乎就越快。有趣的是，我們可以根據(jù)它的發(fā)射出現(xiàn)的“紅移”程度來估計一個星系的移動速度，以及它的形成時間。這類似于一種稱為“多普勒效應(yīng)”的現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，遠(yuǎn)離觀察者的物體向觀察者發(fā)出看起來向更長波長移動的光（因此稱為“紅移”）。

位于智利阿塔卡馬沙漠中部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 望遠(yuǎn)鏡特別適合觀察星系發(fā)射中的這種紅移。近日，日本早稻田大學(xué)井上昭夫教授和研究生德岡剛、日本筑波大學(xué)橋本拓哉博士、倫敦大學(xué)學(xué)院 Richard S. Ellis 教授、Nicolas Laporte 博士等國際研究團(tuán)隊英國劍橋大學(xué)的研究員觀察到一個遙遠(yuǎn)星系 MACS1149-JD1（以下簡稱 JD1）的紅移發(fā)射，這使他們得出了一些有趣的結(jié)論。“除了發(fā)現(xiàn)高紅移（即非常遙遠(yuǎn)的星系）之外，研究它們的氣體和恒星內(nèi)部運(yùn)動為了解可能早的宇宙中星系形成過程提供了動力，”埃利斯解釋道。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報》上。

星系的形成始于氣體的積累，然后從該氣體中形成恒星。隨著時間的推移，恒星形成從中心向外發(fā)展，形成了一個星系盤，星系獲得了特定的形狀。隨著恒星形成的繼續(xù)，較新的恒星在旋轉(zhuǎn)盤中形成，而較舊的恒星則留在中心部分。通過研究恒星物體的年齡以及星系中恒星和氣體的運(yùn)動，可以確定星系已經(jīng)達(dá)到的演化階段。

在兩個月的時間里進(jìn)行了一系列觀測，天文學(xué)家成功地測量了星系內(nèi)部不同位置之間“紅移”的微小差異，并發(fā)現(xiàn) JD1 滿足了以旋轉(zhuǎn)為主的星系的標(biāo)準(zhǔn)。接下來，他們將銀河系建模為一個旋轉(zhuǎn)的圓盤，發(fā)現(xiàn)它很好地再現(xiàn)了觀測結(jié)果。計算出的旋轉(zhuǎn)速度約為每秒 50 公里，相比之下，銀河系盤的旋轉(zhuǎn)速度為每秒 220 公里。該團(tuán)隊還測量了 JD1 的直徑僅為 3,000 光年，遠(yuǎn)小于銀河系 100,000 光年的直徑。

他們的結(jié)果的意義在于，JD1 是迄今為止遙遠(yuǎn)的，因此也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的早的具有氣體和恒星旋轉(zhuǎn)盤的源。連同研究文獻(xiàn)中對較近系統(tǒng)的類似測量，這使該團(tuán)隊能夠描繪出在我們超過 95% 的宇宙歷史中旋轉(zhuǎn)星系的逐漸發(fā)展。

此外，根據(jù)星系旋轉(zhuǎn)速度估算的質(zhì)量與之前根據(jù)星系光譜特征估算的恒星質(zhì)量一致，并且主要來自大約 3 億年前形成的“成熟”恒星的質(zhì)量。“這表明 JD1 中的恒星種群形成于宇宙時代的更早時期，”橋本說。

“ JD1 的自轉(zhuǎn)速度比在后期星系和我們的銀河系中發(fā)現(xiàn)的要慢得多，JD1 很可能處于發(fā)展自轉(zhuǎn)運(yùn)動的初始階段，”井上說。隨著近發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家現(xiàn)在計劃確定銀河系中年輕和年老恒星的位置，以驗證和更新他們的星系形成情景。

新的發(fā)現(xiàn)肯定在地平線上！